All’inizio è stato detto che la luce è un tipo di onda elettromagnetica; questo significa che la parola onda lasciata in disparte per il momento, tornerà presto ad avere un ruolo in questa discussione. Se la teoria corpuscolare di Newton aveva aggirato il problema dell’etere, quella di Huygens doveva per forza di cose tenerne conto, anche se la questione neppure questa volta venne risolta. Se le cose stavano ancora in questo modo, quale poteva essere la novità della teoria di Huygens? La scarsa fortuna di tutte le tesi ondulatorie espresse prima e durante Newton era dipesa principalmente dal non riuscire a spiegare il perché la luce, pensata come propagazione ondulatoria, non riuscisse a superare gli ostacoli, provocando il fenomeno delle ombre. La tesi di Huygens stabiliva per le onde luminose misure pari ad un miliardesimo di metro, quindi, tutte troppo piccole per aggirare qualsiasi oggetto visibile ad occhio nudo. La formazione delle ombre non escludeva a priori quindi il carattere del fenomeno. La teoria corpuscolare e quella ondulatoria si contesero per lungo tempo la scena, alla fine, quella ondulatoria sembrò spiegare la maggioranza dei fenomeni legati alla propagazione luminosa, fino a quando Einstein, attraverso la sua teoria fotonica della luce, rimise in gioco tutto.La faccenda sembra complicarsi ma in realtà si sta semplificando di molto. Ai primi anni del secolo, Enstein servendosi degli studi di Plank, disse che probabilmente il fenomeno della propagazione dei raggi luminosi era tanto di natura ondulatoria che corpuscolare. Se un pacchetto di fotoni (particelle della luce) viaggia in linea retta, nulla impedisce a queste particelle di oscillare trasversalmente durante il tragitto. Un calcio dato con forza ad un pallone non imprime alla sfera soltanto una direzione ma anche una se pur lieve oscillazione. E’ quanto succede alla luce che, viaggiando in linea retta, oscilla trasversalmente. La teoria attualmente accettata dice che il manifestarsi dei colori dipende dalla capacità di oscillazione e dalla frequenza di queste onde. La luce viaggia a velocità costante, quindi la varietà dei colori non può dipendere dalla velocità dei fotoni ma dalla natura ondulatoria di queste onde. L’ipotesi di Newton che indicava nella velocità delle particelle la capacità dispersione della luce si è dimostrata sbagliata soltanto in parte. La luce è si la somma di tutti i colori, ma non dei quanti di energia, è la somma delle lunghezze d’onda che compongono l’energia radiante. Qualunque discorso si voglia fare sull’ottica e sul colore non può non tener conto della sostanza di questi ragionamenti. Diventa necessario quindi un supplemento di pazienza per comprendere di cosa si parla quando si dice onda elettromagnetica.Onde elettromagnetiche della luce. Tutti sanno che la materia è composta da atomi, i quali a loro volta sono composti da un nucleo centrale di carica positiva (protone) e da elettroni (cariche negative) che girano attorno al nucleo, esattamente come fa la Terra intorno al Sole. Quello che di certo sappiamo è che lo spazio che intercorre tra la Terra ed il Sole è vuoto; è lo stesso vuoto che c’è tra il nucleo e gli elettroni dell’atomo. Se il nucleo è un pallone al centro del campo di calcio, gli elettroni stanno più o meno alla stessa distanza degli spettatori sulle gradinate. Per renderci meglio conto dell’entità di vuoto che c’è tra nucleo ed elettrone, è sufficiente dire che se potessimo eliminare lo spazio che separa il nucleo dalle cariche elettriche negative, un centimetro cubo di materia peserebbe 100.000.000 di tonnellate. All’interno di questo spazio si stabilisce un campo elettrico e magnetico. Elettrico in quanto gli elementi che lo compongono sono cariche elettriche, magnetico in quanto all’interno di questo campo viene ad esercitarsi una attrazione tra cariche di opposto segno. L’equilibrio orbitale è dato sia dalla forza magnetica di attrazione, sia dalla distanza degli elettroni che girano attorno al nucleo. D’altra parte sappiamo che una calamita attira a sé una sfera di metallo senza che in mezzo debba esserci alcuna sostanza. Ipotizziamo che questa sfera giri attorno alla calamita. La sua permanenza in orbita dipenderà dalla velocità (campo elettrico) e dalla capacità di attrazione della calamita (campo magnetico), allo stesso modo di come una palla legata ad un elastico può allontanarsi dalle nostre mani quando imprimiamo un movimento rotatorio. Se le nostre giornate sono di 24 ore ed il Sole è al solito posto tutti i giorni, lo dobbiamo al fatto che la Terra percorre la sua orbita a velocità costante. E’ grazie alla staticità di questi campi che possiamo stabilire la proprietà della materia.Colorazione dei materiali. Quanto detto sulla natura della luce, e sulla sua relativa propagazione nello spazio, dovrebbe risultare utile almeno a comprendere quanto in realtà sia complesso il processo che in ultima analisi ci fa riconoscere un colore invece che un altro. La questione della colorazione dei materiali dipende dalle particelle sparate da una fonte luminosa e dalla conseguente reazione fotonica nei confronti della materia che, essendo costituita da atomi, offre una risposta al fenomeno. Un oggetto che non esiteremo a definire rosso, in realtà viene bombardato da tutti i fotoni presenti nella luce, ma solo quelli che corrispondono ad una determinata lunghezza d’onda (quelli del rosso), cedono la loro energia agli elettroni della materia. Invece di dire che un oggetto è rosso, dovremmo dire che diventa rosso ogni volta che viene illuminato.Affermare che il colore altro non è che la dispersione della luce bianca in relative lunghezze d’onda forse è togliere un po’ di poesia alla meraviglia del mondo che ci circonda, però possiamo esser certi che la comprensione di questi fenomeni può aiutarci a capire meglio anche noi stessi, presto vedremo come. Proviamo a dare maggiore concretezza alla definizione di lunghezza d’onda e frequenza attraverso un esempio facile per tutti. Facciamo finta per un momento che la luce sia costituita dalle comuni onde del mare ammirate da uno scoglio. Le onde del mare giungono sulla spiaggia con energia diversa secondo le condizioni del tempo. Tutti avremo notato che le onde lunghe arrivano sulla spiaggia meno frequentemente e con minor forza di quelle corte. Per astrazione indichiamo con il rosso le onde lunghe del mare e con il violetto quelle corte... ecco spiegato una volta per tutte il concetto di lunghezza d’onda e frequenza. Se le cose stanno in questo modo, in base alle conoscenze acquisite, non dovrebbe risultare difficile comprendere uno dei fenomeni che da sempre è parte della nostra vita quotidiana e che invece di essere sotto gli occhi di tutti, è sopra gli occhi di ognuno. Il riferimento è alla colorazione del cielo, la domanda è: perché il cielo è azzurro? Le particelle dell’atmosfera si comportano come il vetro del prisma di Newton. Nell’atmosfera si stabilisce un perenne arcobaleno non visibile ad occhio nudo. L’atmosfera è costituita in prevalenza da molecole di ossigeno, azoto, vapor acqueo e da una buona quantità di polvere. La luce del Sole prima di giungere a noi incontra queste particelle che ne sparpagliano la direzione. Le particelle della luce (fotoni) vengono deviate (come nel prisma di Newton) secondo la loro lunghezza d’onda e frequenza. Quelle della regione del blu violetto sono deviate più efficacemente (di circa 10 volte) rispetto a quelle di maggiore lunghezza d’onda del rosso. La presenza dell’azzurro nel cielo è data dalla dispersione nell’aria di questi pacchetti fotonici, mentre quelli del rosso e degli aranci percorrono un tragitto quasi rettilineo che li porta all’orizzonte. Il tramonto non è altro che il percorso più lungo che la luce compie. In virtù di quello che è stato detto prima, dovrebbe risultare chiaro che le lunghezze d’onda maggiori sono quelle più adatte a percorrere indisturbate le distanze più lunghe. E’ il motivo per cui l’orizzonte a determinate ore assume quella particolare colorazione rossastra che tanto ha ispirato pittori e poeti. Quella che ci siamo dati è quel minimo di strumentazione che serve per non lasciare il problema della natura del colore come una questione non risolta. Sebbene certi argomenti possano entusiasmare meno di altri. Quando all’inizio è stato detto che il colore non esiste, l’intenzione era a metà strada tra il provocatorio e la verità soggettiva di ognuno di noi, pronto a scommettere che la propria auto gialla, è veramente gialla. Se possiamo affermare questo con certezza è perché la reazione tra fotoni della luce ed atomi del pigmento giallo è stabile e costante, esattamente come è costante e stabile l’orbita della Terra attorno al Sole. Non essendo il colore una proprietà del materiale, dovremmo dire che la nostra auto diventa gialla ogni volta che la luce bianca la illumina. Indipendentemente da come si forma la sensazione del colore, se possiamo prendere parte allo spettacolo che la natura ci offre quotidianamente, lo dobbiamo ai nostri occhi. Le onde elettromagnetiche della luce sarebbero soltanto onde elettromagnetiche ed il mondo ci apparirebbe privo di colori se il nostro apparato visivo non fosse in grado di trasferire al cervello gli impulsi luminosi ricevuti dal mondo.L’importante capitolo della visione si compone di questi due aspetti fondamentali, che riguardano appunto la dispersione della luce e la trasmissione dei dati sensoriali al cervello. Il complesso mondo dell’io partecipa agli eventi in relazione alla qualità degli eventi stessi. Le implicazioni cerebrali sono il risultato di complessi processi che portano ogni singolo individuo a reagire diversamente agli stimoli provenienti dall’esterno.